Name: Laser-induzierte Vorwärtstransfer für Flip-Chip-Packaging der Einzelstümpfe (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-03-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: Erfahren Sie die Laser-induzierte Vorwärtstransfer-Technik für Flip-Chip-Packaging optoelektronischer Komponenten. Diese kostengünstige Niedrigtemperaturmethode ermöglicht präzise Mikro-Bump-Übertragung für Hochdichteschaltungen.

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Diese Arbeit wurde im Rahmen des Projekts "MIRAGE" durchgeführt, das von der Europäischen Kommission im Rahmen des RP7-Programms finanziert wurde.

1. LIFT-unterstützte Flip-Chip-Bonding HINWEIS: Es gibt drei Stufen der Realisierung der LIFT-unterstützte Flip-Chip-Baugruppen, nämlich-Mikro-Bumping der Substrate mit dem LIFT-Technik, die Befestigung der optoelektronischen Chips auf die gestoßen Substrate mit Thermokompressions-Flip-Chip-Bonding-Verfahren beteiligt sind, und schließlich Verkapselung der verklebten Anordnungen. Jede dieser Stufen wird in den folgenden Abschnitten beschrieben: <ol><li> Micro-Bumping mit LIFT: <ol><li> Für Donor Zubereitung Abscheidung einer Dünnschicht aus dem Spendermaterial auf ein lasertransparentes Trägersubstrat. Für dieses Experiment wurde verdampft ein 200 nm dicker Film aus Indium-Metall auf der Oberseite der Glasträgersubstrat mit den Abmessungen: Durchmesser von 2 inch x 0,05 cm Dicke. HINWEIS: Donor Herstellungsverfahren ist abhängig von der Phase des Spendermaterial, zum Beispiel verwenden die Verdampfung und Sputtern für die Festphasen Donormaterialien und Spin-Beschichtung und Rakeln für Flüssigphasen-Spenders. </li><li> Für Empfänger Vorbereitung, verwenden Glassubstraten mit einer Größe von 5 x 5 x 0,07 cm 3 als Empfänger. Pattern diese Substrate mit den metallischen Kontaktflächen zum Verbinden der OE-Chip und Fan-out-Sondierung Strukturen mittels Photolithographie. Für dieses Experiment Muster 4 um dicke Ni-Au-Bond-Pads und Fan-out-Probing-Tracks auf Glassubstraten Empfänger. </li><li> Als nächstes legen Sie den Spender in Kontakt mit dem Empfänger und montieren Sie den Spender-Empfänger-Baugruppe auf einem computergesteuerten XY-Verschiebetisch. HINWEIS: In Abhängigkeit von der Phase des Gebermaterials (zB Feststoff (Indium) oder Flüssigkeit (Tinte / Paste)), und ihre Dicke, der Spender und der Empfängersubstrate werden bei einer optimalen Trennung, die leicht gesteuert werden kann (beispielsweise durch platziert mit metallischen Abstandhaltern). </li><li> Konzentrieren des einfallenden Laserstrahls auf dem Träger-Donor-Schnittstelle unter Verwendung einer Objektivlinse mit 160 mm Brennweite und Scannen des Strahls (20 um Punktgrße) über der Spender substrate für die Übertragung von Spender-Mikro Stöße auf die Empfänger Anleihe-Pads. Verwenden Sie einen Pikosekunden-Laserquelle von 355 nm Wellenlänge und 12 ps Pulsdauer zu Indiumhöcker auf die Empfänger Anleihe-Pads bei einer Fluenz von 270 mJ / cm 2 zu heben. Hinweis: Die Lasereigenschaften, wie Energie, keine. der Impulse, die Objektivlinse Höhenkoordinaten der genauen Stelle auf dem Empfängersubstrat zum Drucken Spender-Mikro Beulen und das gewünschte Muster übertragen werden präzise durch ein Computerprogramm gesteuert werden. Key experimentellen Parameter (zB Übertragung Einfluss) müssen im Falle der Verwendung eines anderen Laserquelle optimiert werden. </li><li> Für dickere Bodenwellen bewegen Sie den Geber auf eine frische Bereich und wiederholen Sie Schritt 1.1.4 mehrmals. Zum Beispiel, wiederholen Sie Schritt 1.1.4 sechs Mal, um einen Stapel von 6 Indium Unebenheiten auf der jeweils anderen für diesen Versuch gedruckt zu bekommen. Die endgültige angehoben Unebenheiten haben eine durchschnittliche Höhe von ~ 1,5 &amp; mgr; m und einem Durchmesser von 20 um (2). HINWEIS: Für diese experiments das Oberflächenprofil und die Dicke der Erhebungen wurden unter Verwendung eines optischen Profilometers gemessen. Es wurde geprüft, daß die Höcker hatten eine konvex / Kuppel-Morphologie mit einer mittleren Dicke von 1,5 um, gemittelt über den Höckerdurchmesser (wie gelb markiert in Figur 3). Der Grund dafür ist die Tatsache, dass der Spender geschmolzen in dem Laser bestrahlten Zone und der Pellets übertragen dann beim Erreichen der Aufnahmefläche (Indium hat einen niedrigen Schmelzpunkt) wiedererstarrten zurückzuführen. Der Vorteil davon ist, dass es zu einer guten Haftung der gedruckten Bump den VCSEL Kontaktpads führt. </li></ol></li><li> Chip zum Thermokompressionsbonden Substrat (Abbildungen 4-6): <ol><li> Verwenden Sie eine halbautomatische Flip-Chip-Bonder zum Verkleben der optoelektronischen Chips auf die gestoßen Substraten. </li><li> Laden Sie das stieß Empfänger und der Chip auf ihrer jeweiligen Vakuumplatten der Bonder gebunden werden. Setzen Sie den Chip in einem umgedreht Position, dh mit seiner aktiven Fläche facing nach unten. </li><li> Verwenden Sie ein geeignetes Aufnahmewerkzeug und richten Sie sie auf die Mitte des Chips. Verwenden Sie einen nadelförmigen Werkzeug wie in Abbildung 5 dargestellt. Als nächstes wählen Sie den Chip mit dieser Pick-up-Tool. </li><li> Ausrichten der Chipbondanschlußflächen mit den entsprechenden Kontaktflächen auf dem Empfangsmaterialsubstrat mit einer Kamera-Ausrichtungssystem. </li><li> Nach der Ausrichtung Ort des Chips auf dem Substrat. </li><li> Bewerben Wärme (~ 200 ° C) und Druck (12,5 gf / Stoß) gleichzeitig Chip zu realisieren, um elektrische und mechanische Verbindungen Substrat. </li></ol></li><li> Kapselung der Bonding-Anordnungen (Abbildungen 4-6): <ol><li> Verzichtet einen optisch transparenten Klebstoff an den Rändern der verbundenen Anordnung unter Verwendung einer Spritzennadel. Die Verkapselung erhöht die mechanische Zuverlässigkeit der verklebten Anordnungen. Verwenden Sie eine einzelne Komponente UV-härtenden Klebstoff, wie NOA 86 zum Einkapseln der gebundenen Chips. </li><li> Cure den Klebstoff mit einer UV-Lampe für ~ 30 Sekunden. </li></ol></li></ol> 2. Charakterisierung der gebundenen Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) HINWEIS: Nach der Herstellung der nächste Schritt ist, die elektro-optischen Eigenschaften der verklebten Anordnungen zu beurteilen. Die Licht-Strom-Spannungs (LIV) Kurven der Geräte aufgezeichnet post-Bindung mit einer Sonde entfernt. Folgende Schritte sind für die Prüfung einbezogen: <ol><li> Legen Sie die Flip-Chip-gebundenen Gerät auf eine maßgeschneiderte transparente Bühne. Die Bühne weist ein Loch in der Mitte für einen einfachen Zugang zu dem Licht, das durch den VCSEL emittiert wird gebohrt. </li><li> Legen Sie ein Fotodetektor (PD) unter dem transparenten Bühne und seinem aktiven Bereich mit dem gebundenen Chip mit Hilfe eines Mikroskops auszurichten. </li><li> Genau zu positionieren, die Sondierung Nadeln auf dem Ni-Au Prüfkontaktflächen mit Hilfe eines Mikroskops. </li><li> Spritzen Sie bis zu 10 mA Strom und messen Sie den Spannungsabfall über der VCSEL und das Licht durch sie mit einem Strom- / Spannungsquelle-Meter-Einheit emittiert und ein Leistungsmesser resziehungs. </li></ol>

<ol><li>Davis, E., Harding, W., Schwartz, R., Coring, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solid+logic+technology%3A+versatile%2C+high+performance+microelectronics%5BTitle%5D)+AND+%22IBM+J.+Res.+Develop%22%5BJournal%5D)">Solid logic technology: versatile, high performance microelectronics.</a> IBM J. Res. Develop. 8, 102-114 (1964).</li>
<li>Bigas, M., Cabruja, E., Lozano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bonding+techniques+for+hybrid+active+pixel+sensors+%28HAPS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nucl.+Instrum.+Methods+Phys.+Res.+A%22%5BJournal%5D)">Bonding techniques for hybrid active pixel sensors (HAPS).</a> Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 574 (2), 392-400 (2007).</li>
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<li>Kaur, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shadowgraphic+studies+of+triazene+assisted+laser-induced+forward+transfer+of+ceramic+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Shadowgraphic studies of triazene assisted laser-induced forward transfer of ceramic thin films.</a> J. Appl. Phys. 105 (11), 113119(2009).</li>
<li>Boutopoulos, C., Pandis, C., Giannakopoulos, K., Pissis, P., Zergioti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer%2Fcarbon+nanotube+composite+patterns+via+laser+induced+forward+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Physc.+Lett%22%5BJournal%5D)">Polymer/carbon nanotube composite patterns via laser induced forward transfer.</a> Appl. Physc. Lett. 96, 041104(2010).</li>
<li>Xu, J., Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-assisted+forward+transfer+of+multi-spectral+nanocrystal+quantum+dot+emitters%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Laser-assisted forward transfer of multi-spectral nanocrystal quantum dot emitters.</a> Nanotechnology. 18 (2), 025403(2007).</li>
<li>Doraiswamy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excimer+laser+forward+transfer+of+mammalian+cells+using+a+novel+triazene+absorbing+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Excimer laser forward transfer of mammalian cells using a novel triazene absorbing layer.</a> Appl. Surf. Sci. 252 (13), 4743-4747 (2006).</li>
<li>Papazoglou, S., Raptis, Y. S., Chatzandroulis, S., Zergioti, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((I.A+study+on+the+pulsed+laser+printing+of+liquid+phase+exfoliated+graphene+for+organic+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%22%5BJournal%5D)">I.A study on the pulsed laser printing of liquid phase exfoliated graphene for organic electronics.</a> Appl. Phys. A. , (2014).</li>
<li>Chatzipetrou, M., Tsekenis, G., Tsouti, V., Chatzandroulis, S., Zergioti, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biosensors+by+means+of+the+laser+induced+forward+transfer+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Biosensors by means of the laser induced forward transfer technique.</a> Appl. Surf. Sci. 278, 250-254 (2013).</li>
<li>Stewart, J. S., Lippert, T., Nagel, M., Nuesch, F., Wokaun, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Red-green-blue+polymer+light-emitting+diode+pixels+printed+by+optimized+laser-induced+forward+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Red-green-blue polymer light-emitting diode pixels printed by optimized laser-induced forward transfer.</a> Appl. Phys. Lett. 100 (20), 203303(2012).</li>
<li>Kaur, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Waveguide+mode+filters+fabricated+using+laser-induced+forward+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Waveguide mode filters fabricated using laser-induced forward transfer.</a> Opt. Express. 19 (10), 9814-9819 (2011).</li>
<li>Kuznetsov, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+fabrication+of+large-scale+nanoparticle+arrays+for+sensing+applications%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Laser fabrication of large-scale nanoparticle arrays for sensing applications.</a> ACS Nano. 5 (6), 4843-4849 (2011).</li>
<li>Rapp, L., Diallo, A. K., Alloncle, A. P., Videlot-Ackermann, C., Fages, F., Delaporte, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed-laser+printing+of+organic+thin-film+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Pulsed-laser printing of organic thin-film transistors.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (17), 171109(2009).</li>
<li>Assembly of optoelectronics for efficient chip-to-waveguide coupling. Bosman, E., Kaur, K. S., Missinne, J., Van Hoe, B., Van Steenberge, G. 15th Electronics Packaging Technology Conference (EPTC), Dec 11-13, , 630-634 (2013).</li>
<li>Kaur, K. S., Missinne, J., Van Steenberge, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flip-chip+bonding+of+vertical-cavity+surface-emitting+lasers+using+laser-induced+forward+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Flip-chip bonding of vertical-cavity surface-emitting lasers using laser-induced forward transfer.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (6), 061102(2014).</li>
<li>Kaur, K. S., al, et <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-induced+forward+transfer+of+focussed+ion+beam+pre-machined+donors%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Laser-induced forward transfer of focussed ion beam pre-machined donors.</a> Appl. Surf. Sci. 257 (15), 6650-6653 (2011).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

In dieser Arbeit haben wir Thermokompressions-Flip-Chip-Bonden der einzelnen VCSEL-Chips unter Verwendung eines laserbasierten Direktschreibtechnik genannt LIFT demonstriert. Die Montageherstellungsschritten beteiligten Druck der Mikro Höcker aus Indium auf die Substratkontaktflächen unter Verwendung des LIFT-Technik. Dies wurde durch Thermokompressions Flip-Chip-Bonden von VCSEL-Chips auf die gestoßen Substrate und schließlich ihre Einkapselung gefolgt. Elektrische, optische und mechanische...

Laser-induzierte Vorwärtstransfer (LIFT) ist ein vielseitiges Direkt schreiben additive Herstellungsverfahren für Einzelschritt-Definition-Muster und Materialtransfer mit Mikrometer- und Sub-Mikrometer-Auflösung. In dieser Veröffentlichung berichten wir die Verwendung von LIFT als Bumping-Technik für die Flip-Chip-Packaging von Vertikalhohlraum-Oberflächenemissionslaser (VCSEL) auf einem Chip-Maßstab. Die Flip-Chip ist eine Schlüsseltechnologie in der System Verpackung und Integration von elektronischen und optoelektronischen (OE) Komponenten. Um dichte Integration von Komponenten zu erreichen Fine-Pitch-Bindung ist von wesentlicher Bedeutung. Obwohl Feinausgleich wurde von einigen der Standardtechniken nachgewiesen, aber es gibt eine Lücke in Bezug auf Kombinieren der andere wichtige Merkmale wie Flexibilität, Wirtschaftlichkeit, Geschwindigkeit, Genauigkeit und niedrige Verarbeitungstemperatur. Um diesen Anforderungen gerecht zu zeigen wir, LIFT-unterstützten Thermokompressions-Bondverfahren für Fine-Pitch-Verklebung von OE-Komponenten. In LIFT, ein dünner Film des zu bedruckenden Materials (als Donor bezeichnet) wird auf einer Fläche eines lasertransparentes Trägersubstrat (nachfolgend als Träger bezeichnet) abgeschieden. 1 zeigt das Grundprinzip dieser Technik. Ein einfallender Laserimpuls mit ausreichender Intensität wird dann an dem Träger-Donor-Schnittstelle, die erforderlich ist, um Vorwärtsübertragungs den Spender Pixels von der bestrahlten Zone auf ein anderes Substrat Antriebskraft (im folgenden als Empfänger bezeichnet wird) in enger Nachbarschaft plaziert bietet konzentriert. LIFT wurde zum ersten Mal 1986 von Bohandy als eine Technik, um mikrometergroßen Kupferleitungen zur Reparatur beschädigter Foto-Masken 3 drucken wiesen. Seit der ersten Vorführung diese Technik hat erhebliches Interesse als Mikro-Nano-Fertigungstechnologie zur gesteuerten Musterbildung und das Drucken einer Vielzahl von Materialien wie Keramiken 4 CNTs 5, QD 6 lebende Zellen 7, Graphen gewonnenEn-8, für vielfältige Anwendungen wie zB Bio-Sensoren 9, OLEDs 10, optoelektronische Bauteile 11, Plasmonensensoren 12, Bio-Elektronik 13 und Flip-Chip-Bonding 14,15. LIFT bietet mehrere Vorteile gegenüber den bestehenden Flip-Chip-Bumping und Verbindungstechniken wie Einfachheit, Schnelligkeit, Flexibilität, Wirtschaftlichkeit, hohe Auflösung und Genauigkeit für die Flip-Chip-Verpackung von OE-Komponenten.

<table><tbody><tr><td>Laserquelle</td><td>3D MicroMac (3DMM)</td><td>2912-295</td><td></td></tr><tr><td>Photodetektor</td><td>Newport&nbsp;</td>Serie <td></td><td>818</td></tr><tr><td>Quellen-Messeinheit</td><td>Keithley&nbsp;</td><td>2401</td><td></td></tr><tr><td>Leistungsmesser</td><td>Newport&nbsp;</td><td>1930</td><td></td></tr><tr><td>Underfill</td><td>Norlands</td><td>NOA 86</td><td></td></tr><tr><td>UV-Lampe</td><td>Omnicure</td><td>Series 1000 UV-Sondenstation</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Cascade Microtech</td><td>Modell 42</td><td></td></tr><tr><td>Flip-Chip-Bonder</td><td>Dr. Tresky</td><td>T-320 X</td><td></td></tr></tbody></table>

laser-induzierte vorwärtstransfer für flip-chip-packaging der einzelstümpfe

Laser-induced Forward Transfer for Flip-chip Packaging of Single Dies

Flip-Chip (FC) Verpackung ist eine der Schlüsseltechnologien für die Realisierung hoher Leistung, extrem miniaturisiert und mit hoher Dichte Schaltungen in der Mikroelektronik. Bei dieser Technik wird der Chip und / oder das Substrat angestoßen wird und die beiden werden über diese leitenden Erhebungen verbunden sind. Viele Bumping Techniken entwickelt worden, und seit der Einführung der Technik FC 1960 1 wie Schablonendruck, Stud-Bumping, Eindampfen und strom / Galvanisieren 2 intensiv untersucht. Trotz der Fortschritte, die diese Verfahren hergestellt sie alle von einem leiden oder mehrere Nachteile auf, die angegangen werden, wie beispielsweise Kosten, komplexe Verarbeitungsschritte, hohe Verarbeitungstemperaturen, die Herstellungszeit und vor allem die mangelnde Flexibilität benötigen. In dieser Arbeit zeigen wir eine einfache und kosteneffektive Laserbasis Höckerbildungstechnik, wie Laser-induzierte Vorwärtsübertragungs (LIFT) bekannten 3. Mit dem Lift-Technik eine Vielzahl von Bump-Materialien be in einem einzigen Schritt mit großer Flexibilität, hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit bei RT gedruckt. Darüber hinaus ermöglicht die LIFT-Bumping und Kleben auf Chip-Scale, die kritisch für die Herstellung von Ultra-Miniatur-Schaltkreis ist.

Figur 7 zeigt eine typische LIV Kurve, die von einem der vielen Flip-Chip-gebondet VCSEL Chips aufgezeichnet. Eine gute Übereinstimmung zwischen der gemessenen Lichtleistung an den Lieferanten angegebenen Werte angegeben erfolgreiche Funktionieren des gebundenen Geräte Post-Bindung. Die Kurven wurden ebenfalls aufgezeichnet Priorität und post-Verkapselung und die bei einem Vergleich wurde verifiziert, dass das Verkapselungsmittel hatte keine Auswirkung auf die Funktionalität des Chips (wie in 7<...

Wir zeigen die Verwendung des Laser-induzierten Weiterleiten Transfer (LIFT) -Technik für die Flip-Chip-Montage von optoelektronischen Bauelementen. Diese Vorgehensweise stellt eine einfache, kostengünstige, Tieftemperatur, schnelle und flexible Lösung zur Feinabstands Stoßen und Verbinden auf Chipmaßstab zur Erzielung hochdichten Schaltungen für optoelektronische Anwendungen.

Laser-induzierte Vorwärtstransfer für Flip-Chip-Packaging der Einzelstümpfe

Flip-chip (FC) packaging is a key technology for realizing high performance, ultra-miniaturized and high-density circuits in the micro-electronics ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, den Einsatz der laserinduzierten Forward-Transfer-Hebetechnik für das Flip-Chip-Packaging von optoelektronischen Bauelementen zu demonstrieren. Dies wird erreicht, indem ein dünner Metallfilm, der Spender, auf ein transparentes Glas-Substrat, den Träger, aufgebracht wird. Der zweite Schritt besteht darin, ein weiteres Glas-Substrat, den Empfänger, mittels Photolithographie mit metallischen Kontaktflächen und Prüfstrukturen zu strukturieren, auf die hin die mikroskaligen Spender-Bumps angehoben werden.Anschließend werden Spender und Empfänger in Kontakt gebracht, und ein Laserpuls wird auf die Grenzfläche des Trägerspenders fokussiert. Der Puls überträgt den Spender-Mikrobus aus der bestrahlten Zone auf die Kontaktflächen des Empfängers. Der letzte Schritt besteht darin, einen optoelektronischen Chip an dem angehobenen Empfänger-Substrat auszurichten und eine thermische Kompressions-Flip-Chip-Verbindung durchzuführen, gefolgt von der Vergussung der verbundenen Baugruppe.Schließlich werden die verbundenen optoelektronischen Chips elektrisch, optisch und mechanisch charakterisiert, um die erfolgreiche Funktionsweise der durch den Lift unterstützten verbundenen Chips nachzuweisen. Die Hauptvorteile der Lift-Technik im Vergleich zu bestehenden Methoden wie Schablonendruck, Verdampfung, Galvanik und Elektroabscheidung bestehen darin, dass sie ein einfacher Prozess ist. Sie ist schnell, kostengünstig, ein niederer Temperaturprozess, und vor allem bietet sie die Flexibilität, die den meisten dieser Standardtechniken fehlt.Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technik erstrecken sich auf Bereiche, die eine präzise Verbindung mit feiner Strichweite auf Chip-Ebene für hochdichte Verbindungen erfordern. Der erste Schritt besteht darin, die Substrate für das Experiment vorzubereiten. In diesem Video wird zunächst die Vorbereitung von zwei Zoll großen sowie fünf Zentimeter mal fünf Zentimeter großen Glas-Substraten für den Donor beziehungsweise den Empfänger gezeigt.Das Donorsubstrat weist einen 200 Nanometer dicken indie-Metallfilm auf, der auf seiner Oberfläche aufgedampft ist. Das Empfängersubstrat wurde mittels Photolithographie strukturiert. Das Muster umfasst vier Mikrometer dicke Nickel-Gold-Bondpads sowie Fanout-Probestrukturen.Wenn die Substrate bereit sind, bringen Sie sie zur anordnung für den laserinduzierten Forward-Transfer oder LIFT. Die LIFT-Anordnung besteht aus einem Laser mit einer Wellenlänge von 355 Nanometern und einer Pulsbreite von 12 Pikosekunden sowie einer Objektivlinse. Zuerst wird das Empfängersubstrat auf den Vakuumtisch der Translationsvorrichtung platziert.Danach wird die Druckposition auf dem Empfänger-Substrat mithilfe eines Kamerasichtsystems definiert; setzen Sie den Donor auf das Empfänger-Substrat. Donor und Empfänger sollten in Kontakt sein, wobei der Donor zuerst im optischen Pfad des Lasers liegt. Stellen Sie mithilfe des Kamerasichtsystems den Fokus ein und fokussieren Sie den Laserstrahl auf die Grenzfläche zwischen Träger und Donor.Geben Sie in der Laser-Steuerungssoftware das gewünschte Muster für die Indium-Kugeln ein, die auf die Empfänger-Anschlussflächen übertragen werden sollen, und starten Sie den Scan. Hier sehen Sie ein Beispiel der Empfänger-Anschlussflächen nach der Übertragung der Kugeln. Dickere Kugeln können erzeugt werden, indem der Donator in einen frischen Bereich bewegt und der Scan wiederholt wird.Die gedruckten Bumps werden mithilfe des Kamerasystems der Software überprüft. Nachdem das Donorsubstrat von oben entfernt wurde, um fortzufahren, entnehmen Sie den bumpbestückten Empfänger von der Translationsstufe. Bringen Sie einen bumpbestückten Empfänger zu einem halbautomatischen Flip-Chip-Bonder, um ihn mit einem optoelektronischen Chip zu verbinden.Platzieren Sie den Empfänger auf die entsprechende Vakuumplatte. Danach beschaffen Sie einen vixo-optoelektronischen Chip, der mit dem empfängerseitigen Substrat verbunden werden soll. Hier sehen Sie ein Bild eines vixo-Chips, der etwa 1000 Mikrometer mal 350 Mikrometer groß ist.Laden Sie die VLE auf eine Vakuumplatte des Bonders, wobei die aktive Fläche nach unten zeigt. Beginnen Sie nun den Bonding-Prozess. Wählen Sie zunächst das nadelförmige Abnehmwerkzeug aus und richten Sie es mittig auf dem VLE-Chip aus.Nehmen Sie den Chip auf und verwenden Sie das Kamera-Justiersystem, um die Bondflächen des Chips mit den entsprechenden kontaktbestückten Flächen auf dem Empfängersubstrat auszurichten. Sobald die Flächen ausgerichtet sind, platzieren Sie den Chip auf dem Substrat und verbinden beide, indem Sie eine Kraft von 12,5 Gramm pro Bump bei einer Temperatur von etwa 200 Grad Celsius für etwa fünf Minuten anwenden. Nach Abschluss der Verbindung geben Sie mit einer Spritze eine optisch transparente, UV-härtbare Klebemasse entlang der Kanten der Baugruppe ab.Härten Sie den Klebstoff mit einer UV-Lampe für etwa 30 Sekunden. Anschließend die Baugruppe entfernen, um sie zu charakterisieren. Nach der Herstellung ist die verklebte Baugruppe bereit zur Bewertung ihrer elektrooptischen Leistung. Nutzen Sie eine Prüfstation, um Strom-Spannungs-Kurven unter Lichteinwirkung aufzuzeichnen.Rüsten Sie die Station mit einem Objekttisch mit einem Loch in der Mitte aus, durch das das Licht der verbundenen VLE hindurchtreten kann, und befestigen Sie das umgekehrte Chipsubstrat darauf. Stellen Sie sicher, dass die verbundene VLE mit dem Loch ausgerichtet ist. Platzieren Sie als Nächstes einen Photodetektor unterhalb des Objekttisches.Verwenden Sie ein Mikroskop, um den aktiven Bereich mit dem verbundenen Chip auszurichten, und positionieren Sie anschließend die Tastnadeln präzise auf den Nickel-Gold-Tastpunkten. Dies ist ein Bild eines korrekt ausgerichteten Chips mit positionierten Tastsonden für eine Messung. Während der Messungen geben Sie bis zu 10 Milliampere Strom ein und messen den Spannungsabfall über dem vle sowie die Leistung des emittierten Lichts.Die durchgezogene blaue und die gestrichelte rote Linie zeigen Daten für Strom-Spannungs-Messungen des optoelektronischen Chips vor und nach der Vergussung. Die durchgezogene schwarze Kurve und die gestrichelte schwarze Kurve zeigen Daten für die vom optoelektronischen Chip vor und nach der Vergussung abgegebene optische Leistung. Diese Daten bestätigen das erfolgreiche Funktionieren des VIX Excels nach dem Bonden und dass das ENCAPSULANT keine Auswirkung auf die Funktionalität des Chips hatte.In diesem Diagramm werden aufgezeichnete Strom-Spannungs-Kurven von Flip-Chip-Verbindungen, die mit unterschiedlichem Druck verbunden wurden, mit denen eines nackten Dies verglichen. Dies untermauert die Schlussfolgerung, dass der zusätzliche Widerstand aufgrund der mittels laserinduzierter Forward-Transfer-Drucktechnik erzeugten Bumps vernachlässigbar ist. Die verbundenen Vertikalen Resonator-Laser-Chips mit Oberflächenemission wurden 400 Stunden lang in einer Klimakammer bei 85 Grad Celsius und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit alternsgeprüft.Der durchschnittliche Gleichstromwiderstand in Rot zeigt über die Zeit hinweg keine Veränderung bezüglich der durchschnittlichen optischen Leistung, eine Änderung von weniger als 0,3 Dezibel wurde in Blau aufgezeichnet. Sobald Sie die Parameter für das Lift-Druckverfahren und das thermische Kompressionsbonden optimiert haben, können Sie die Verpackung in weniger als 10 Minuten durchführen. Nachdem Sie dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis für die Anwendung der Lift-Technik zur Flip-Chip-Verpackung einzelner optischer chronischer Bauelemente besitzen, die zudem auf Wafer-Ebene skaliert werden kann.

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Forschung

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Hochauflösende Volume Imaging von Neuronen durch den Einsatz von Fluoreszenz-Ausschluss Methode und mikrofluidischen Geräten gewidmet

Die chipbasierte optische Superauflösungsmikroskopie ist ein neuartiger Ansatz in der Fluoreszenzmikroskopie und bietet Vorteile in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und Durchsatz. Hier werden die Protokolle für die Chipvorbereitung und -bildgebung gezeigt für die TIRF-Mikroskopie und die lokalisierungsbasierte Superauflösungsmikroskopie.

Hochdurchsatz totale interne Reflexionfluoreszenz und direkte stochastische optische Rekonstruktionsmikroskopie mit einem Photonischen Chip

Für die automatisierte Bestrahlung dünner Goldfolien mit hochintensiven Laserpulsen wird ein Protokoll vorgelegt. Das Protokoll enthält eine Schritt-für-Schritt-Beschreibung des Mikrobearbeitungszielfertigungsprozesses und eine detaillierte Anleitung, wie Ziele mit einer Geschwindigkeit von 0,2 Hz in den Fokus des Lasers gebracht werden.

Automatisierte Lieferung von mikrofabrizierten Targets für intensive Laserbestrahlungsexperimente

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines implantierbaren integrierten Bildgebungsfensters mittels 3D-Laserdruck. Das Fenster besteht aus einem System von Mikrolinsen, die mit Mikrogerüsten gekoppelt sind. Das Verfahren beinhaltet die Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) des biokompatiblen Photolacks SZ2080 in einer kontinuierlichen Sequenz, um die Fertigungseffizienz und die Abstimmung zwischen den verschiedenen Komponenten zu optimieren.

Mikrofabrikation von implantierbaren Optiken, die in ein mikrostrukturiertes Bildgebungsfenster integriert sind, für fortschrittliche In-vivo-Bildgebung

Erfahren Sie die Laser-induzierte Vorwärtstransfer-Technik für Flip-Chip-Packaging optoelektronischer Komponenten. Diese kostengünstige Niedrigtemperaturmethode ermöglicht präzise Mikro-Bump-Übertragung für Hochdichteschaltungen.

Laser-induzierte Vorwärtstransfer für Flip-Chip-Packaging der Einzelstümpfe

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